运用多重化技术改善逆变电源质量的研究

摘要：本文的研究目的是为了探索一些改善逆变电源质量的有效方法，并且能够减少谐波分量。方法上是采用多重化技术，首先给出基本电路原理说明，然后在采用先进的器件基础上构造一重单相桥式逆变电路，观察仿真结果，由于不够理想后又进一步深入地做了二重逆变电路和三重逆变电路的构造并不断地做出污真实验。从这个过程中发现，随着逆变电路重数的增多，逆变电路的仿真输出效果越来越接近理想的正弦波形，而且发现重数越多，逆变效果越好。因此得出结论，改善逆变电源质量可以采用多重逆变电路来实现。
关键词：多重化技术；逆变电源；谐波分量；仿真实验

0 引言
随着世界能源日益紧张，绿色环保浪潮的来临，无害能源急剧增多，诸如风能、水能、太阳能的出现对新一轮的能源利用技术提出了更多的要求。这些能源往往要通过蓄电池储存起来，使用的时候通过逆变器转换成所需要的交流电源形式。交流电源的最佳波形是正弦波，而简单逆变电源电路的输出波形和正弦波相去甚远，这种不规则的波形在使用时会产生大量的谐波，而谐波对公用电网和其他应用系统的危害较大，具体表现在：
(1)使公用电网中的元器件产牛谐波损耗，降低效率，容易使中线发热，引起火灾；
(2)谐波引起的噪声机械振动使得电机和变压器局部过热，绝缘老化，降低寿命；
(3)产生的谐振使得继电保护误动作和测量准确性能降低；
(4)强电产生的干扰信号使得附近的通信系统无法正常工作。
上述理由使简单逆变电源电路的进一步推广使用遇到了瓶颈，而使用较为复杂的电路将会增加成本。本文以单相逆变电源电路为例，将简单逆变电路做成多重化结构，并采用NI公司的仿真软件multism 10对各逆变电路进行仿真分析，得到较为理想的正弦波形。

1 基本单相桥式逆变电路
基本单相桥式逆变电路如图1所示。S1～S4是逆变电路的四个臂，由电力电子器件及其辅助电路构成。当开关S1，S4闭合，S2，S3断开时，负载电压为正；当开关S1，S4断开，S2，S3闭合时，负载电压为负，即把直流电变成了交流电。改变两组开关的切换频率，可改变输出交流电的频率。